Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, также представляет значительные достижения в технологии клеточного репрограммирования, что позволит ученым эффективно наращивать производство клеток поджелудочной железы и производить триллионы клеток-мишеней поэтапно и контролируемым образом. Это достижение открывает двери для моделирования заболеваний и скрининга лекарств, а также приближает индивидуальную клеточную терапию для пациентов с диабетом.
«Наши результаты впервые демонстрируют, что клетки кожи взрослого человека могут быть использованы для эффективного и быстрого создания функциональных клеток поджелудочной железы, которые ведут себя аналогично человеческим бета-клеткам», — говорит Матиас Хеброк, доктор философии, директор Диабетического центра в UCSF и соавтор. старший автор исследования. «Это открытие открывает возможность для анализа специфических свойств бета-клеток поджелудочной железы и оптимизации подходов к клеточной терапии».В исследовании ученые впервые использовали фармацевтические и генетические молекулы для перепрограммирования клеток кожи в клетки-предшественники энтодермы — клетки раннего развития, которые уже были определены для созревания в один из множества различных типов органов. С помощью этого метода клетки не нужно полностью возвращать в состояние плюрипотентных стволовых клеток, а это означает, что ученые могут быстрее превратить их в клетки поджелудочной железы. Ранее исследователи использовали аналогичную процедуру для создания клеток сердца, мозга и печени.
После того, как были добавлены еще четыре молекулы, клетки энтодермы быстро делились, что позволяло увеличиваться более чем в триллион раз. Что критически важно, клетки не проявляли никаких признаков образования опухоли, и они сохранили свою идентичность как ранние органоспецифические клетки.Затем ученые продвинули эти клетки энтодермы еще на два шага, сначала в клетки-предшественники поджелудочной железы, а затем в полнофункциональные бета-клетки поджелудочной железы. Наиболее важно то, что эти клетки защищали мышей от развития диабета на модели заболевания, обладая критической способностью вырабатывать инсулин в ответ на изменения уровня глюкозы.
«Это исследование представляет собой первое успешное создание бета-клеток поджелудочной железы, продуцирующих человеческий инсулин, с использованием метода прямого клеточного перепрограммирования», — говорит первый автор Сайён Чжу, доктор философии, научный сотрудник Института сердечно-сосудистых заболеваний Гладстона. «Последний шаг был самым уникальным — и самым трудным — поскольку ранее не были идентифицированы молекулы, которые могли бы сделать перепрограммированные клетки последним шагом к функциональным клеткам поджелудочной железы в чашке».Шэн Дин, доктор философии, старший научный сотрудник Центра стволовых клеток Родденберри в Гладстоне и соавтор исследования, добавляет: «Эта новая парадигма клеточного репрограммирования и экспансии является более устойчивой и масштабируемой, чем предыдущие методы. могут быть значительно увеличены, сохраняя при этом контроль качества на нескольких этапах.
Эта разработка обеспечивает гораздо более строгое регулирование в процессе производства новых клеток. Теперь мы можем генерировать практически неограниченное количество подходящих для пациента продуцирующих инсулин клеток поджелудочной железы ».